REVISTA DE NEUMOLOGÍA

 

CONSIDERACIONES SOBRE FISIOLOGÍA PULMONAR

Fisiopatología del tromboembolismo pulmonar

Hector Fabio Sanchez G.* Oscar Saenz**  
*         Residente I Año Medicina Interna Fundacion Universitaria San Martin Hospital Santa Clara

**       Médico Neumólogo. Coordinador Dpto. Fisiología pulmonar Hospital Santa Clara

 

INTRODUCCIÓN:

El tromboembolismo pulmonar (TEP), es una patología de alta incidencia en nuestro medio. Los deletéreos, cambios hemodinámicos que se desarrollan una vez se ha instaurado la embolia, determinan las graves y agudas complicaciones que este evento enmarca. El entendimiento de dichos cambios fisio patológicos facilitará la aproximación diagnóstica del evento embólico y la instauración de la terapia adecuada lo antes posible. Este documento pretende solamente hacer una revisión a las actuales bases fisiopatológicas del evento embólico pulmonar.

MODELO CIRCULATORIO

Desde hace ya varios años se entiende que el sistema circulatorio es un conducto cilíndrico abierto, con un gasto cardíaco definido como un gradiente de presión contra una resistencia periférica. El sistema circulatorio consiste en una bomba compuesta por un corazón derecho (bomba derecha) que se enlaza con el corazón izquierdo. Como consecuencia de este enlace entre el corazón izquierdo y derecho el gasto cardíaco no puede exceder el retorno venoso y viceversa. En otras palabras el gasto cardíaco izquierdo no puede exceder el gasto cardíaco derecho lo cual permite conceptuar ambas bombas como una sola unidad hidráulica. La bomba hidráulica funciona inicialmente a partir del volumen de la capacitancia venosa el cual es entregado al sistema arterial.

Figura 1. Relaciones entre la presión, la resistencia y el flujo sanguíneo.

Se reconoce que el gradiente de presión para el retorno venoso corresponde a la la relación de la presión en la capacitancia venosa menos la presión de la aurícula derecha ( RV= PVC - PAD). Se establece así el papel fundamental de la aurícula derecha como enlace entre el sistema venoso y la función hidráulica del corazón. La Presión venosa central está dada en función del volumen venoso y el tono vascular, haciendo que la aurícula derecha se deba esforzar para mantener la presión de retorno venoso. La presión de la aurícula derecha no solo provee información acerca de la presión en el corazón derecho sino una medida de la presión en la capacitancia venosa. Así, el sistema circulatorio puede ser definido como un sistema tri-compartimental; una capacitancia que provee volumen a las bombas hidráulicas que generan flujo al sistema aterial. Cualquier anormalidad hemodinámica puede ser generada por daños de una o más de estas variables. Los similares de la capacitancia venosa, la bomba hidráulica y el sistema de impedancia arterial son la presión en la aurícula derecha, el gasto cardíaco y la resistencia vascular periférica respectivamente.

 

FISIOPATOLOGÍA DEL TROMBO EMBOLISMO PULMONAR

Mecanismo de la falla cardíaca

Cuando se presenta la obstrucción de las arterias pulmonares por embolia se afectan: 1) El tejido pulmonar, 2) La circulación pulmonar, y 3) La función del corazón derecho e izquierdo. El grado de compromiso cardiopulmonar se correlaciona con la severidad de la oclusión producida por el émbolo y con el grado de enfermedad de base del paciente.

La severidad de compromiso hemodinámico que ocurre con el embolismo pulmonar agudo está en correlación con la magnitud de la obstrucción de los vasos pulmonares en pacientes sin enfermedad cardiopulmonar previa. De otra parte, en personas con enfermedad cardiopulmonar subyacente, la inestabilidad hemodinámica severa puede ocurrir con obstrucciones que no sobrepasan el 50% de la vascularización pulmonar. El embolismo pulmonar trae consigo una consecuencia hemodinámica inicial, la cual consiste en una reducción del área del lecho vascular pulmonar y un aumento en la resistencia al flujo de sangre a través de los pulmones. Si el trabajo cardíaco permanece constante o aumentado, se eleva la presión arterial pulmonar. El mantenimiento del flujo a través de este lecho vascular dependerá de la capacidad del ventrículo derecho de bombear en contra de esta sobrecarga adicional. Si el ventrículo derecho no logra vencer dicha resistencia entonces se produce la falla del ventrículo derecho.

La falla cardíaca por TEP se produce por combinación del incremento de la tensión sobre la pared ventricular derecha, y de la isquemia cardíaca que compromete la función del ventrículo derecho, asociada a la disminución del gasto cardíaco en el ventrículo izquierdo. Se ha demostrado que el aumento en la presión de la arteria pulmonar se relaciona con la severidad del embolismo. En personas sanas, la hipertensión pulmonar severa generalmente no ocurre hasta que el 50% del lecho vascular pulmonar se ocluye. Con más del 50% de oclusión, se produce hipertensión pulmonar progresiva y aumento del trabajo ventricular derecho. Si coexiste la enfermedad cardíaca o pulmonar y ya han dañado la capacidad de la reserva vascular pulmonar; una cantidad relativamente más pequeña de oclusión vascular produce hipertensión arterial pulmonar mayor, y la disfunción ventricular derecha se instaura con mayor facilidad. A menudo, la presión arterial pulmonar media en pacientes con enfermedad cardiopulmonar previa excede los valores más altos observados en pacientes libres de enfermedad cardiopulmonar anterior lo cual hace pensar en la presencia de hipertrofia del ventrículo derecho pre-existente.

En individuos normales, el ventrículo derecho es una cámara delgada que no está preparada para desarrollar presiones altas y realizar trabajo de alta-intensidad durante períodos extendidos de tiempo, además, hay límites en la habilidad del ventrículo derecho para compensar la oclusión embolica. En pacientes sin enfermedad cardiopulmonar preexistente, la máxima presión arterial pulmonar que puede desarrollarse y puede mantenerse es de aproximadamente 40 mm Hg

Dada la relación reciproca entre la presión de llenado del ventrículo derecho y el volumen vascular venoso, la presión de llenado del ventrículo derecho podría aumentar, ocasionando aumento en su carga de trabajo. Inicialmente se inicia un mecanismo compensatorio orientado a mantener el gasto cardíaco, dado por la combinación de aumento en los niveles de catecolaminas, ocasionando taquicardia y utilización de la ley de starling. Esto incrementa la presión del ventrículo derecho. Todo lo anterior incrementa el consumo de oxígeno por parte del ventrículo derecho, predisponiendo a la isquemia. Con el incremento de la carga del ventrículo derecho y la tensión en su pared, se deprime la función sistólica y se produce una caída del gasto cardíaco. Si esta carga de presión se sostiene, la falla ventricular derecha ocurre, y el desarrollo de cor pulmonale generalmente sobreviene.

Figura 2. El diagrama demuestra el efecto del aumento del volumen del ventrículo derecho (VD) sobre la relación presión-volumen diastólicos (llenado) del ventrículo izquierdo (VI), Note que el aumento del volumen del VD disminuye la compliance diastólica del VI, de tal modo que se requiere una mayor presión de llenado para generar un volumen constante de fin de diástole (Taylor et al. Dependence of ventricular distensibylity on filling the opposite ventricle. Am J Physiol 1967; 213:711-15)

Bajo condiciones de tensión del ventrículo derecho, los requerimientos de oxígeno del músculo ventricular derecho aumentan, y el aporte de su oxígeno por la pobre perfusión coronaria se torna crítica. Por consiguiente, si la presión arterial sistémica se cae (como se comenta mas adelante), el ventrículo derecho entra en isquemia llevando a una caída importante en el gasto cardíaco y posteriormente a la muerte debido a arritmias o colapso derecho. La función ventricular Izquierda es totalmente dependiente de la función ventricular derecha en este escenario. Los datos animales indican que la supervivencia puede ser mejorada por agentes que mantengan la presión arterial sistémica y, por consiguiente, mejoren la perfusión coronaria al ventrículo derecho, el cual se encuentra en ese momento cargado excesivamente. Interesantemente, la presión sanguínea sistémica se mantiene por vasoconstricción.

Se conoce que un incremento mayor del 20% de la precarga disminuye el gasto cardíaco y podría elevar desproporcionadamente el volumen de fin de sístole comparado con el volumen de fin de diástole. El concepto de postcarga desigual viene siendo utilizado para describir el fenómeno de incremento del volumen de trabajo del ventrículo derecho. Como consecuencia de esta desigualdad, la precarga del ventrículo izquierdo puede disminuir, dado el enlace ventricular ya descrito. Se ha demostrado que el creciente volumen ventricular derecho y la disminución de la distensibilidad del ventrículo izquierdo por desviación del septum interventricular alteran la precarga del ventrículo izquierdo; Esto quiere decir que el TEP puede dañar la función del ventrículo izquierdo independientemente de los mecanismos de cambio en la precarga. Una disminución mayor del flujo del ventrículo izquierdo resulta en hipotensión sistémica.

La presión de perfusión coronaria del ventrículo derecho depende del gradiente entre la PAM y la presión subendocardíaca del ventrículo derecho. La disminución de la PAM se asocia con incremento en la presión de fin de diástole del ventrículo derecho afectando directamente la perfusión subendocárdica y el aporte de oxígeno. El incremento en la demanda de oxígeno se asocia con elevación de la tensión en la pared del ventrículo y se relaciona con una disminución en el aporte de oxigeno lo que precipita la presencia de isquemia y finalmente causa la falla del ventrículo derecho.

Se ha demostrado que el impacto del material embólico sobre el flujo de salida de la vasculatura pulmonar, precipita un incremento en la resistencia vascular sistémica. La disminución o el incremento en la RVS está relacionada con la obstrucción mecánica y el estado cardiopulmonar previo Otros factores han sido considerados al contribuir al incremento de la RVS incluyendo reflejos neurales, reflejos humorales, acción de las plaquetas, trombina, péptidos vaso activos, histamina e hipoxia arterial sistémica. El papel de los mecanismos reflejos y humorales en la respuesta hemodinámica después de la embolia ha recibido una gran atención. La agregación plaquetaria acompañada de la descarga de varios mediadores vaso activos probablemente contribuyen al proceso vaso constrictivo pulmonar. Estos mecanismos reflejos y humorales se pueden considerar para el serio grado de compromiso hemodinámico encontrado en algunos pacientes después de lo que parece haber sido un evento de embolia submasiva. El incremento agudo de la resistencia vascular sistémica aumenta la presión y produce efectos múltiples sobre la función del ventrículo izquierdo.

Es importante anotar que la severidad de compromiso hemodinámico no puede ser calibrada por el grado de hipertensión pulmonar. Como el ventrículo derecho falla y el gasto cardíaco cae, la presión arterial pulmonar se cae a menudo, a pesar de la presencia de una resistencia pulmonar vasculares sumamente alta. Por consiguiente, la presión arterial pulmonar es un inadecuado y potencialmente engañoso marcador de la severidad de la obstrucción embólica.

Alteraciones en el intercambio de gases

Las anormalidades del intercambio gaseoso en el ámbito pulmonar son una consecuencia inevitable de embolización pulmonar. Es probable que la etiología de la anormalidad del intercambio gaseoso sea compleja y multifactorial, y puede diferir de un paciente a otro. Las anormalidades del intercambio de gases en pacientes con TEP son complejas y dependen del tamaño y características del material embólico, de la extensión de la oclusión, del estado cardiopulmonar previo del paciente, y del tiempo transcurrido desde la embolización. La hipoxemia se atribuye a:

  1. Aumento del espacio muerto alveolar.

  2. Incremento del corto circuito de derecha a izquierda.

  3. Desequilibrio entre ventilación / perfusión.

  4. Bajo nivel de oxígeno venoso mezclado.

Los anteriores mecanismos son propuestos para considerar la mayor hipoxia e hipercarbia encontradas antes y después del tratamiento. Un aumento en el espacio muerto alveolar es una consecuencia inevitable del embolismo pulmonar. El cortocircuito de derecha-a-izquierda, una alteración en la relación ventilación-perfusión y en ciertos pacientes, una caída en la tensión de oxígeno de la sangre venosa, han tenido un papel en el proceso del intercambio gaseoso anormal conduciendo a la hipoxemia que sigue a la embolia pulmonar. La etiología de estas alteraciones fisiológicas no se ha definido claramente, pero existen varias hipótesis:

1) Áreas pulmonares con baja relación ventilación-perfusión las pueden desarrollar debido a la sobre perfusión de regiones pulmonares no embolizadas. Las bajas relaciones de ventilación / perfusión se pueden desarrollar como consecuencia de la redistribución de sangre lejos del área embolizada, resultando en una sobre perfusión de las áreas pulmonares no embolizadas y atelectasias que inicialmente se desarrollan distalmente a la obstrucción embólica que todavía persisten después de la disolución temprana del embolismo y la reperfusión resultante.

2) Las Atelectasias se pueden desarrollar en áreas distales a la obstrucción embólica y con la posterior disolución o con la migración distal del material embólico, hay reperfusion de estas áreas pulmonares. La inversión de la hipoxemia postembólica con ventilación con presión positiva apoya la creencia a esta teoría. Las atelectasias pueden tener muchas causas. Las atelectasias hemorrágicas parecen ser el resultado de la pérdida de surfactantante que ocurre cuando el flujo de sangre de la arteria pulmonar es ocluído. Un fenómeno de "movimiento de aire" puede presentarse en la hipoperfusión pulmonar regional y ser la causa de la hipocapnia regional que a su vez induce constricción bronquiolar y neumoconstricción y llevar adicionalmente a atelectasias, adicionalmente el material embólico es cubierto de plaquetas y esto se ha propuesto como una causa de atelectasias promoviendo la neumoconstricción y la pérdida de surfactante.

3) En una variedad de modelos de experimentación animal, el edema pulmonar post-embólico ha demostrado jugar un papel importante en el desarrollo de hipoxemia, pero estos resultados son difíciles de relacionar a los humanos. Otra posibilidad que debe ser considerada es que, con el desarrollo de hipertensión pulmonar, la sobrecarga ventricular derecha, y una elevación de la presión auricular derecha le siguen a la embolia pulmonar; allí se puede desarrollar una desviación del flujo a través de un foramen ovale persistente. Aproximadamente el 15% de la población normal tienen un foramen ovale persistente, por lo cual este mecanismo debe tomarse en cuenta seriamente.

La enfermedad Pulmonar vascular generalmente se define como un estrechamiento anatómico de la vascularización pulmonar, En un sentido más amplio puede definirse también como un cambio en la impedancia vascular pulmonar en ciertas regiones, que proviene de las anomalías en el lumen o las paredes de vasos pulmonares. Existen diferentes situaciones clínicas que causan enfermedad vascular pulmonar, donde el intercambio de gases puede evaluarse utilizando la técnica de eliminación múltiple de gas inerte, MIGET. La embolia pulmonar, la oclusión unilateral de la arteria pulmonar, y la policitemia son algunas de las enfermedades que producen dichos cambios.

Como ya se ha mencionado en este documento, la falla cardíaca que ocurre en estas condiciones tiende a acentuar las perturbaciones en el intercambio de gases como resultado de la interacción entre los factores intra pulmonares y extra pulmonares que determinan valores de Pao2. Sin embargo, la mayoría de las enfermedades cardíacas primarias ocurren en pacientes con pulmones previamente normales. Se concluye entonces que un cambio en el gasto cardíaco en la ausencia de cualquier anormalidad pulmonar asociada, puede ser uno de los factores determinantes en las alteraciones de intercambio de gases.

 

 

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